模拟增温对高寒草甸植物物种多样性与初级生产力的影响

青藏高原因其环境脆弱的特征,高寒植物群落生产力和多样性对气候变化的响应极其敏感。当前,关于高寒针茅化草甸多样性和生产力对气候变化做出何种应答还不明确。本研究利用开顶气室法（Open top growth chambers,OTCs）进行模拟增温,通过研究高寒针茅化草甸生态系统植物群落物种多样性和初级生产力的变化,探讨高寒针茅化草甸对增温效应的响应。研究结果表明：1）温度升高对高寒针茅化草甸部分物种的重要值产生显著影响（P<0.05）,群落Shannon-Wiener多样性指数显著下降（P<0.05）,物种丰富度指数显著下降（P<0.05）,群落的总初级生产力变化不显著;2）物种多样性与初级生产力之间不是简单的线性关系。因此,增温处理使得土壤水资源匮乏,导致物种多样性与初级生产力的相关性减弱。     

梯度增温对高寒草甸物种多样性和生物量的影响

本研究以青藏高原高寒草甸为试验对象,利用开顶室增温装置（Open-Top-Chambers,OTCs）,探讨4种增温幅度对物种多样性和生物量的影响。结果表明：群落盖度在高度增温下显著减少（P<0.05）;低度增温下的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数显著低于对照处理（P<0.05）;地上生物量与总生物量在高度增温下显著减少（P<0.05）;10~20 cm处地下生物量在高度增温下显著增加（P<0.05）,0~10 cm处地下生物量在高度增温下下减幅最大,20~30 cm处地下生物量在低度增温下增幅最大。本研究表明,在研究周期内物种丰富度对梯度增温响应不敏感,高度增温减少地上生物量的积累,地下生物量在不同幅度的增温处理下没有显著的变化规律性,响应并不敏感。     

青藏东缘高寒草甸植物群落结构及功能群特征对长期季节放牧的响应

为阐明高寒草甸植物群落对长期季节放牧的响应机制,本试验选取有10年以上冷、暖季放牧历史的湿生、中生、旱生高寒草甸进行探究。结果显示暖季放牧(6月至10月)下,湿生草甸香农指数与物种丰富度均显著小于冷季放牧(11月至翌年5月)(P<0.05),而旱生草甸多样性指数显著大于冷季放牧(P<0.05);冷季放牧地上生物量显著高于暖季放牧(P<0.05),其中暖季放牧下莎草科地上生物量所占比例最高。湿生草甸暖季牧场与旱生草甸冷季牧场莎草科重要值最高,其余牧场均为双子叶杂草重要值最高(P<0.05);经ANOSIM检验,季节性放牧下群落结构均有显著差异(P<0.01),湿生、旱生草甸群落结构差异较大,而中生草甸群落结构差异较小。本研究表明长期季节性放牧会影响植物群落结构特征,研究可为不同生境草甸的放牧制度和可持续发展提供理论基础。     

增温改变高寒草甸植物群落异速生长关系

以青藏高原高寒草甸为研究对象,采用红外线辐射器进行模拟增温试验,于2011-2013年、2016-2018年植被生长季进行群落生长特征调查,选取指数函数、线性函数、对数函数和幂函数4种常用基本函数进行最优方程拟合,以确定不增温对照和增温处理下植物群落生长关系的类型,进而探讨增温对高寒草甸植物群落生长关系的影响.结果表明...     

增温改变高寒草甸植物群落异速生长关系

以青藏高原高寒草甸为研究对象,采用红外线辐射器进行模拟增温试验,于2011-2013年、2016-2018年植被生长季进行群落生长特征调查,选取指数函数、线性函数、对数函数和幂函数4种常用基本函数进行最优方程拟合,以确定不增温对照和增温处理下植物群落生长关系的类型,进而探讨增温对高寒草甸植物群落生长关系的影响.结果表明:1)在不增温对照下,地上生物量与密度(P<0.05)、高度(P<0.01)、盖度(P<0.01)均呈显著正相关关系,而在增温处理下,地上生物量与频度(P<0.01)、盖度(P<0.01)呈极显著正相关关系,根冠比与密度(P<0.05)、盖度(P<0.05)呈显著负相关关系;2)在增温处理下,盖度对地上生物量的影响增强(P<0.01),频度对地上生物量的影响由不显著(P>0.05)变为显著正相关(P<0.01),密度和盖度对根冠比的影响也由不显著(P>0.05)变为显著负相关(P<0.05);3)在4种常用基本函数中,幂函数更符合植被的生长关系,说明高寒草甸植被符合异速生长理论;在对照处理下,高寒草甸植被地上部分表现为等速生长,地下部分表现为异速生长关系,整体表现为异速生长关系;而在增温处理下,地上部分和地下部分均表现为异速生长关系,整体也体现为异速生长.这说明在增温处理下高寒草甸植被地上部分由等速生长关系变为异速生长关系,地下部分的异速生长关系进一步增强.本研究结果对正确理解气候变化如何影响高寒草甸植物生长与群落结构具有理论意义.     

去除优势种后高寒针茅化草甸群落对增温增雨及其协同作用的响应

2015年6~8月在青海省海北州高寒针茅化草甸草原进行了模拟气候变化及去除优势种紫花针茅(Stipapurpurea)野外控制试验。通过设置增温2℃,增加降雨量20%,研究植物优势种丧失后气候因素对物种多样性和群落稳定性的影响。结果表明:去除紫花针茅后,增温,增雨及两者的交互作用对植物高度、盖度及地上生物量均没有显著影响;增温处理下Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数均与对照差异显著(P0.05),说明增温可以提高植物群落的丰富度和均匀度,增雨处理下3个多样性指数均为最高值;去除优势植物紫花针茅后,植物物种数与植物盖度,植物盖度及优势度指数均呈显著正相关。     

氮硅添加对高寒草甸生物量和多样性的影响——以青藏高原为例

草地施肥多集中于添加氮肥与磷肥,很少涉及硅肥。硅作为对植物有益的一种元素,能提高植物对环境的抗性,促进植物的生长。本研究以青藏高原高寒草甸为研究对象,通过添加不同组合的氮肥和硅肥,研究群落地上生物量和生物多样性的变化。结果表明,氮肥和硅肥的添加均能提高群落的地上生物量,然而硅肥提高群落地上生物量的幅度远低于氮肥;在添加氮肥导致群落物种多样性下降的同时,添加硅肥可以缓解群落多样性下降的趋势;硅肥的生物学功能在群落水平上存在着最佳浓度效应。同时,我们推测硅肥在维持群落中杂草的存活率上发挥着积极的作用,并通过比较不同硅肥处理时,杂草生物量所占群落生物量比重的变化,支持了上述推测。     

青藏高原边缘区高寒草甸植物群落的特征

以甘肃天祝和玛曲为例,研究了青藏高原东北缘和东缘地区高寒草甸植物群落特征和多样性的分异性。结果显示,青藏高原东北缘和东缘地区高寒草甸植物群落的优势种均为高山嵩草（Kobresia pygmaea）;东缘地区植物群落高度和盖度大于东北缘地区;植物群落均表现为双层垂直结构。东缘和东北缘地区高寒草甸植物群落的物种丰富度指数差异不显著（P>0.05）;物种均匀度指数、α多样性指数、β多样性指数和地上生物量均表现为东缘地区显著大于东北缘地区。本研究结果说明,青藏高原周边地区高寒草甸群落特征、植物多样性和草地初级生产力具有较大分异性,因此,制订经营策略时应因地制宜,以维持高寒草甸的稳产和保育植物多样性。     

季节性放牧对草地植物多样性与功能群特征的影响

针对放牧对高寒草地生态系统的影响,通过比较暖季放牧(6月-10月)和冷季放牧(11月-翌年5月)下典型高寒草地物种多样性和功能群特征的变化,分析了高寒草地植物群落对季节性放牧的响应机制。结果表明,暖季放牧草地中物种多样性指数为1.92,均匀度指数为0.78,明显高于冷季放牧草地的1.81和0.74,而冷季放牧草地的丰富度指数为17.45,高于暖季放牧草地的16.45。冷季放牧草地的地上生物量为246.61 g·m~(-2),莎草类和豆科类功能群的生物量比例分别为66.85%和15.86%,其值均高于暖季放牧草地。暖季放牧草地植物总密度为2 064株·m~(-2),明显高于冷季放牧草地的1 394株·m~(-2)。合理的放牧强度下,暖季放牧相比冷季放牧有利于草地群落物种多样性和均匀度的维持,但冷季放牧草地有利于草地群落地上生物量的积累。     

不同放牧管理模式下高寒草甸共有优势种叶片功能性状比较

比较高寒草甸连续放牧(CG)、传统放牧(TG)、生长季休牧(GSG)和禁牧(PG)不同放牧管理模式下4种共有优势种垂穗披碱草(Elymus nutans)、矮嵩草(Kobresia humilis)、扁蓿豆(Medicago ru-thenica)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)的叶长、叶宽、叶周...     

不同牧压梯度下高寒草甸演替及植物物种多样性分异特征

通过对不同牧压梯度导致的4个相邻高寒草甸植物群落物种多样性的调查,探讨了放牧驱动下高寒草甸演替及植物物种多样性分异特征,以期为高寒草甸合理利用提供依据。结果表明:矮嵩草时期与小嵩草草毡表层开裂期的多样性指数D差异不显著,其他3个阶段间差异显著(P0.05);多样性指数H除禾草矮嵩草时期与小嵩草草毡表层开裂期,矮嵩草时期与小嵩草草毡表层加厚期差异不显著外,其他均差异显著(P0.05);均匀度指数除矮嵩草时期与小嵩草草毡表层加厚期差异不显著,其他3个时期差异均达到显著水平(P0.05);放牧明显改变了高寒草甸的主要建群种和优势种,伴随牧压强度增大,植物群落发生更替,莎草科重要值增大,禾本科重要值减小,草甸植物群落由禾草矮嵩草时期向矮嵩草时期、小嵩草草毡表层加厚期、小嵩草草毡表层开裂期演替。     

高山植物对模拟增温的响应研究进展

温室效应使全球气温呈上升趋势,预计在未来一百年全球气温将升高1.5℃～4.5℃,将会对植被造成很大的影响,特别是高山地区的植被.本文总结了近些年模拟增温研究对高山植物的影响,并提出在全球气候变化下模拟增温需要进一步深入研究的方向,为减少温室气体造成的气候变暖破坏提供理论参考.     

模拟增温对高寒草地土壤原核生物群落组成及多样性影响

全球变暖成为目前关注的热点话题,而微生物对环境变化的反馈对研究全球变暖具有重要意义,本文通过对青藏高原高寒草地土壤原核生物群落组成、多样性与环境因子进行相关性分析,研究不同的环境因子与土壤原核生物群落结构的关系,旨在揭示土壤原核生物群落与全球变暖的关系,为预测全球变暖将如何改变生态系统功能做铺垫。结果表明：温度增加会使原核生物群落α多样性和丰富度降低;模拟增温处理下土壤原核生物群落以变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、奇古菌门（Thaumarchaeota）等为主要优势菌门;模拟增温处理对原核生物群落结构没有显著的影响;铵态氮、植株高度、物种数是主要影响原核群落结构的因子。     

高寒草甸不同植被功能群盖度对模拟气候变化的初期响应

为进一步研究高寒生态系统植被群落对气候变化响应方式和适应机理,我们在青藏高原东北祁连山南坡,沿海拔梯度对嵩草(Kobresia bellardii)草甸、灌丛草甸、杂草草甸和稀疏植被4种植被类型进行双向移栽实验,以期获得高寒草甸植被群落较为详尽而真实的响应特征。4个功能群(莎草类、禾本类、豆科类和杂草类)绝对盖度的方差分析结果表明:高寒草甸生态系统植被群落对气候变化较为敏感。莎草类植被盖度与土壤含水量线性负相关,在3600 m处最大。禾本类和豆科类分别与土壤含水量和气温线性正相关,两者在3200 m处最为适宜。海拔与杂草类盖度的二次方程可解释其63%的变异。莎草类与禾本类、豆科类植被盖度存在较弱的补偿作用,而禾本类与豆科类之间具有显著的补充作用。对比80年代的植被盖度,嵩草草甸优势种对模拟降温的响应暗示其稳定性较高。     

三江源区退化高寒草甸蒸散的变化特征

为揭示三江源区退化高寒草甸水分收支变化特征,利用涡度相关和微气象方法对青海省果洛州大武镇退化高寒草甸生态系统的年蒸散变化进行了定量研究,并探讨了环境和生物因子对其影响。结果表明:年总蒸散量为481.9mm,年蒸散量约占年降水量的97%。生长季中日均蒸散量为2.3mm·d-1,而非生长季日均蒸散量仅为0.6mm·d-1。温度与蒸散量呈明显的指数关系;该区接收的太阳辐射较强,但净辐射占太阳辐射的比例相对较低(46%),在非冻土时期,蒸散量与净辐射呈线性关系;研究区降水量相对丰沛,与温度和净辐射相比,土壤含水量对蒸散的影响相对较小。本研究说明高寒草甸的退化加剧了生态系统的蒸散量,从而降低了生态系统涵养水分的能力,净辐射和温度是驱动三江源区退化高寒草甸生态系统蒸散最主要的环境因子。     

青藏高原东缘高寒草甸土壤氮矿化初探

通过对甘南州境内高寒草甸在4个放牧强度(禁牧、轻牧、中牧和重牧)和5个海拔梯度(3050,3180,3570,3600,3910 m)下的土壤氮矿化速率分析测定,并对室内和原位培养所得净氮矿化率进行比较,以期为确定该区合理的草地放牧管理措施,以及深入研究和系统评价高寒草甸生态系统碳、氮循环提供基础依据。结果表明:原位培养下,放牧强度的增强促进了土壤氮的矿化;室内培养所得土壤净氮矿化率大于原位培养净氮矿化速率,说明在适宜温度和湿度(22℃和40%~60%的田间持水量)条件下,氮矿化速率较高;作为土壤质量的一种度量,土壤氮矿化潜力在禁牧处理下较高(0.53 mg·kg^-1·d^-1),而在重牧处理下较低(0.36 mg·kg^-1·d^-1);随着海拔升高,氮矿化潜力呈"V"字型变化,而原位培养下的氮矿化率与海拔梯度呈显著负相关关系(R=-0.672,P<0.01)。处于强度放牧下的草地土壤氮素周转加快,造成土壤氮素水平下降;现阶段高海拔区土壤可看作养分的储存库,如果气候变化加剧,该养分库可能变成温室气体的源。     

模拟放牧对高寒草甸丛枝菌根真菌的影响

采用植物样方调查与丛枝菌根（AM）真菌的形态分子鉴定等方法分析了模拟放牧对地上植物及地下AM真菌群落的影响。结果表明：随着放牧程度的增加,地上植物的物种丰富度显著降低,但AM真菌的物种丰富度没有显著变化;AM真菌总侵染率与丛枝侵染率随着放牧强度的增加显著降低,但泡囊侵染与土壤AM真菌的孢子密度均不受放牧强度的显著影响;模拟放牧对植物群落组成具有显著影响,但AM真菌的群落组成不受放牧的影响。以上结果表明较植物群落而言,AM真菌对放牧干扰具有较高的耐受性,凸显了在放牧干扰条件下,AM真菌在维持高寒草甸生物多样性过程中的作用。     

藏北高寒草地土壤真菌群落系统发育多样性对放牧的响应

本研究依托沿海拔梯度布设的三个配对的围栏和自由放牧样地探讨了土壤真菌系统发育多样性对放牧的响应规律.结果表明:暖季放牧和冷季放牧都没有改变高寒草原化草甸土壤真菌系统发育α多样性,暖季放牧也没有改变高寒草甸土壤真菌系统发育α多样性;暖季放牧和冷季放牧都显著改变了高寒草原化草甸土壤真菌群落系统发育结构,且暖季放牧也显著改变...     

氮硅添加对高寒草甸波伐早熟禾的影响

以青藏高原东缘植物群落常见种波伐早熟禾（Poa poophagorum）为例,研究了不同水平的氮肥、硅肥添加对其多度、地上生物量和叶片全氮含量的影响。结果表明,单独添加氮肥时,随着氮肥浓度的增加,其多度、地上生物量和叶片全氮含量均表现出上升的趋势;单独添加硅肥时,随着硅肥添加浓度的增大,其多度、地上生物量和叶片全氮含量呈现先增大后不变的趋势,其峰值均出现在中浓度硅肥处理（8 g·m^-2）下。氮、硅配施下其地上生物量、多度和叶片全氮含量均存在显著的交互作用,其地上生物量、多度和叶片全氮含量均出现先增加后不变的趋势,且峰值出现在硅肥为8 g·m^-2处。在青藏高原东缘高寒草甸施氮肥时,添加硅肥有利于提高群落中波伐早熟禾的多度、地上生物量和叶片全氮含量,氮肥添加量以90 g·m^-2,硅肥添加量以8 g·m^-2最适宜。